Một số giả thuyết cho rằng chúng có thể hình thành bằng cách liên tục sáp nhập các ngôi sao trong các cụm dày đặc sao. Tuy nhiên, vẫn còn rất nhiều nghi vấn cần được làm sáng tỏ.
Các hố đen có thể không quá lớn, với khối lượng chỉ khoảng 10 lần Mặt Trời của chúng ta, hoặc khủng khiếp hơn, khối lượng của nó có thế gấp đến 10 tỷ lần khối lượng Mặt Trời. Vậy, làm thế nào để một hố đen đạt kích thước trung bình? Kính viễn vọng quang phổ hạt nhân của NASA (NuSTAR) bận rộn rà soát một loạt các hố đen có thể được xếp vào loại vừa nêu trên.
“Chính xác thì các hố đen cỡ trung bình được hình thành như thế nào vẫn còn là một vấn đề mở” Dominic Walton từ Viện công nghệ Calirfonia ở Pasacena cho biết. “Một số giả thuyết cho rằng chúng có thể được hình thành bằng cách liên tục sáp nhập các ngôi sao trong một cụm dày đặc sao, tuy nhiên vẫn còn rất nhiều nghi vấn cần được làm sáng tỏ”
Các hố đen lớn nhất, được biết tới là các hố đen siêu nặng chiếm vị trí trung tâm của các thiên hà. Lực hấp dẫn của các hố đen kéo các vật chất về phía nó, khiến các vật chất nóng lên và bức xạ tia X mạnh mẽ. Các hố đen nhỏ nằm rải rác trên phần còn lại của thiên hà. Chúng hình thành từ sự “sụp đổ” của các ngôi sao lớn hơn Mặt Trời (các sao có khối lượng đủ lớn khi chết đi, cái lõi tiếp tục co lại gây ra sự sụp đổ vật chất và uống cong không-thời gian quanh nó tạo thành hố đen, xem chi tiết hơn tại đây.).
Bằng chứng về hố đen trung bình đang nằm đâu đó giữa hai loại hố đen (lớn nhất và nhỏ nhất) này có thể tới từ những thiên thể gọi là những nguồn ti X siêu sáng (ULX). Chúng là những cặp thiên thể trong đó hố đen hút lấy vật chất từ ngôi sao thường đồng hành. Quá trình “ăn” của các hố đen này chỉ khác những gì xảy ra xung quanh những hố đen siêu nặng là nó không lớn và hỗn độn. Ngoài ra, ULX có mặt ở khắp nơi trong thiên hà, không phải ở trung tâm.
Bức xạ tia X rất mạnh phát ra từ các ULX là sản phẩm của các hố đen nhỏ điển hình. Điều này và các bằng chứng khác cho thấy các hố đen này có thể được hình thành từ các sao có kích thước từ 100 đến 10.000 lần khối lượng Mặt Trời. Ngoài ra, câu trả lời có thể nằm trong một số hiện tượng kỳ lạ liên quan đến quá trình bồi tụ hoặc “ăn” của một hố đen.
NuSTAR được tham gia cùng các kính thiên văn khác để có một cái nhìn gần hơn về các ULX. Nó cung cấp cái nhìn đầu tiên về các hố đen một cách rõ nét, năng lượng tia X cao, giúp ước tính tốt hơn về khối lượng và các đặc điểm khác của chúng.
Giờ đây, Walton và các đồng nghiệp báo cáo tình cờ tìm thấy một ULX đã đi vào quên lãng trước đó. Họ đã nghiên cứu các hố đen nằm trong thiên hà xoắn Circinus cách chúng ta 13 triệu năm ánh sáng, không chỉ với NuSTAR mà còn với vệ tinh XMM-Newton của cơ quan hàng không vũ trụ châu Âu. Dữ liệu từ Chandra của NASA, Swift, kính thiên văn không gian Spitzer và vệ tinh Suzaku của Nhật Bản cũng dược sử dụng để nghiên cứu sâu hơn.
“Chúng tôi đã tới đích nhờ hố đen này, nhìn vào một loạt các kỷ nguyên và bước sóng” Walton nói
Kết quả cho thấy các hố đen trong nghi vấn có khối lượng gấp khoảng 100 lần khối lượng Mặt Trời – ranh giới giữa các hố đen vừa và nhỏ.
Matteo Bachetti của Viện nghiên cứu Vật lý thiên văn và Hành tinh học và các đồng nghiệp đã xem xét hai ULX trong NGC 1313 (một thiên hà xoắn được gọi là thiên hà Topsy Turvy), cũng cách chúng ta khoảng 13 triệu năm ánh sáng.
Đây là một ULX được nghiên cứu nhiều nhất từng biết. Một hình ảnh duy nhất từ NuSTAR cho thấy rằng các hố đen này không phù hợp với mô hình của các hố đen có kích thước trung bình. Kết quả là các nhà nghiên cứu ngày nay nghĩ rằng cả hai ULX chứa các hố đen kích thước nhỏ. Những hố đen được cho là lớn nếu khối lượng của nó gấp 70 đến 100 lần khối lượng Mặt Trời.
“Rất có thể các hố đen này là các nguồn siêu sáng bởi vì chúng bồi tụ vật chất ở mức cao mà không phải vì kích thước của chúng” Bachetti nói “Nếu có những hố đen trung bình ở ngoài đó, chúng đã rất giỏi trong việc lẩn tránh chúng tôi.”
Ngọc Ánh (VACA)
(Theo Astronomy)
